Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003 - Наик Дайлип

Рис. 2.4. Работа с очередью запросов в модели Storport

Все новые возможности имеют минимальный шанс нарушить нормальную работу системы, гак как модель Storport обратно совместима с SCSIPort. Поставщики могут просто перекомпилировать и скомпоновать старый код с библиотекой драйвера Storport, (вместо библиотеки драйвера SCSIPort), не затрачивая усилий на перенос кода на другую платформу. Это позволит использовать новую модель, хотя и не предоставит всех преимуществ, доступных при полноценном переносе.

Новая архитектура предоставляет интерфейс, отменяющий необходимость создания «виртуального устройства» (ghost device). Модель SCSI не позволяет приложению запрашивать функции без монтирования модуля мини-порта. В свою очередь, модель Storport не требует создания виртуального устройства, поддерживая запрос функций даже без монтирования этого модуля.

Кроме всего прочего, в новой архитектуре улучшен интерфейс с целью обеспечить соответствие требованиям поставщиков систем хранения данных высокого уровня. Особенно это касается поставщиков систем RAID и Fibre Channel. Например, старая модель SCSIPort поддерживала ограниченный набор возможностей по управлению'очередью запросов. Новые устройства, в свою очередь, требуют расширенного управления очередью. Модель Storport поддерживает использование 254 запросов на каждую логическую единицу каждого адаптера. Максимальное количество запросов на адаптер ограничено только количеством логических единиц, поддерживаемых адаптером (рис. 2.4).

Еще одно преимущество иерархической структуры в модели Storport заключается в Етличии интерфейса управления для конфигурации и управления высокоуровневыми устройствами хранения данных. Этот интерфейс

основан на инструментарии управления Windows (Windows Management Instrumentation – WMI). Интерфейс используется другими элементами Windows, например интерфейсом управления для командной строки. Технология WMI рассматривается в главе 7. Интерфейс управления WMI поддерживает четыре различных класса WMI.

Класс адаптера шины. На компьютере может быть установлено несколько таких адаптеров и для каждого из них создается экземпляр такого класса.

Класс каналй. Каждый адаптер может иметь один или несколько каналов, которые соединяют адаптер с его физическими дисками.

Класс массива дисков. Каждый канал может иметь один или несколько массивов дисков или не иметь таковых вообще.

Класс физического диска. Каждый адаптер может иметь один или несколько подключенных физических дисков или не иметь таковых вообще.

2.7 Сложности практической реализации

В новой модели драйверов Storport оптимизированы функции ввода-вы- вода и общая производительность системы управления. Однако системный администратор и менеджеры по закупкам в информационных отделах компаний должны знать, что новая модель драйверов Storport доступна только в Windows Server 2003. Тем же, кто сделал ставку на платформу Windows, рекомендуется ознакомиться с планами поставщика оборудования по переходу к модели Storport и наравне с этим проанализировать поддержку устройств конкретного поставщика в Windows 2000, включая подробности реализации драйвера.

Особое внимание необходимо обратить на параметры пропускной способности системы при использовании модели драйверов SCSIPort (которая скоро станет устаревшей), если эта модель поддерживается поставщиком. Кроме того, стоит обратить внимание на наличие продукции поставщика, в которой вообще не используется модель драйверов SCSIPort. Следует проверить наличие сертификации и поддержки частного драйвера всеми заинтересованными сторонами. Наконец, нужно узнать о возможности «безболезненного» перехода с текущей технологии для Windows 2000 к модели драйверов Storport в Windows Server 2003.

Резюме

Стандарт SCSI развивается уже много лет и на данный момент превратился в группу стандартов. Стандарты SCSI значительно изменились в контексте

увеличения скорости передачи данных. Пользователям требуется компромисс между количеством устройств, которые подключены к шине, и длиной шины. Кроме того, в процессе развития стандартов SCSI возникли новые команды, например Extended Сору.

Интерфейсы ATA/IDE также не отстают и продолжают развиваться, благодаря чему возрастает их надежность и производительность.

Маскировка LUN в Windows NT может выполняться драйвером адаптера шины, который предоставляется производителем.

В Windows Server 2003 внедрена новая модель драйверов Storport, предназначенная для замены старой модели SCSIPort. Более новый драйвер Storport ориентирован на поддержку высокопроизводительных интеллектуальных устройств SCSI-3 и Fibre Channel. По сравнению с драйвером SCSI- Port драйвер Storport обеспечивает повышенное быстродействие, расширенные функции по управлению и обработке ошибок. Поставщики устройств могут максимально использовать возможности Storport, переписав драйверы для использования новой модели. И даже обычная перекомпоновка драйвера с библиотекой новой модели Storport дает возможность задействовать некоторые из функций Storport.

Индустрия хранилищ данных развивается от серверов с непосредственно подключенными устройствами в сторону архитектуры клиент/сервер, в которой применяется несколько серверов в локальной сети. При таком подходе одни серверы предназначены для приложений, управляющих базами данных, а другие выделяются исключительно для хранения данных. Выделенные серверы для хранения данных и называются хранилищами, подключенными к сети (NAS), чему посвящена следующая глава.

Глава 3. Сетевые хранилища данных

В предыдущей «главе описаны хранилища данных, подключаемые к серверу. Вне зависимости от размещения устройств (внутри сервера или во внешних стойках), только один сервер имеет к ним доступ. В этой главе рассматривается следующее поколение систем хранения данных: хранилища, подключенные к сети (Network Attached Storage – NAS).

Сначала обратимся к истории N AS, после чего рассмотрим стек сетевых протоколов семейства операционных систем Windows Server и архитектуру файловых систем CIFS (Common Internet File System) и NFS (Network File System). Далее вкратце обсуждаются технические аспекты, связанные с необходимостью обслуживания клиентских систем, работающих под управлением различных операционных систем с отличающимися файловыми системами. И в завершение описывается роль Windows в реализации устройств NAS.

3.1 Появление NAS

После появления серверных хранилищ данных по разным причинам возникла необходимость установки нескольких серверов с непосредственно подключенными к ним устройствами хранения данных. Доступ к хранилищам осуществлялся с помощью сетевой файловой системы (обычно в середине 1980-х годов для этого использовалась NFS). Возникновение и развитие архитектуры клиент/сервер, в частности мэйнфреймов и клиентских терминалов, привело к всеобщей реализации данной архитектуры в коммерческих приложениях уровня предприятия. -

Устройства хранения данных оставались достаточно дорогими, а потребность в объемах хранимых данных постоянно возрастала. Возможность установки большего количества устройств ограничивалась количеством жестких дисков, подключаемых к одному серверу (обычно поддерживалось семь или восемь адресов, причем адаптеру шины также требовался один из адресов; развитие стандарта SCSI привело к отмене этого ограничения). В результате приходилось устанавливать множество однотипных серверов. Наконец, операции ввода-вывода были ограничены пропускной способностью шины ввода- вывода. Только установка большего количества серверов позволяло снизить нагрузку на шину каждого сервера.

Производители воспользовались сложившейся ситуацией и приступили к развитию концепции сетевых хранилищ данных. Как отмечает Том Кларк (Tom Clark) в книге Designing Storage Area Networks, NAS представляет собой скорее маркетинговый, чем технический термин. Устройства NAS разрабатывались как простые в использовании, управлении и развертывании. Кроме того, устройства NAS представлялись в качестве специализированных устройств хранения данных, обеспечивающих оптимальную пропускную способность операций ввода-вывода. Хотя в некоторых случаях это соответствовало истине, т.е. операционные системы NAS были максимально упрощены, чаще всего NAS оказывались обычными, минимально «замаскированными» серверами общего назначения. ДаЖсе терминустройство NAS Указывает на специализированное устройство, а не на обычный сервер, к которому подключено множество устройств хранения данных[5].

Устройство NAS включает в себя серверное программное обеспечение, которое работает под управлением определенной операционной системы. Более того, стек программного обеспечения NAS основан на стандартной серверной файловой системе с добавлением стека ввода-вывода, основанного на коде сетевого сервера, стеках сетевого протокола и сетевой файловой системы (рис. 3.1). Последняя предоставляет такие возможности распределенной файловой системы, как кэширование и синхронизация. Три дополнительных элемента на рис. 3.1 обозначены серым цветом.